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可以读的城际线 | 上海地铁全自动运行顶层设计篇

可以读的城际线 | 上海地铁全自动运行顶层设计篇 劢坦咨询
2022-10-14
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【导语】

海地铁从2006年开始规划全自动运行线路,从全国首条实现全自动驾驶的10号线开始,到APM线,再到如今的14、15、18号线,全自动运行已经成为国内新建地铁线路的必然趋势。
《城际线》栏目专访上海申通地铁集团党委副书记葛世平,从全自动运行系统引入初衷、引进过程、上下游产业链影响、行业发展趋势等全面揭示上海地铁全自动运行系统发展历程。


Q1 CITY LINE


上海地铁引入全自动技术的初衷,以及为什么选择10号线作为第一条全自动运行线路?  

2005年上海地铁开始世博会前的400公里建设。当时上海地铁集团领导认为如此大规模的建设,不能仅仅是简单的重复,需要有一条线路能够体现上海地铁建设的水平。无人驾驶是当时最先进的技术,因此决定引进无人驾驶系统。
基于全自动无人驾驶系统运行最多的是机场线(APM制式),大客流的线路,当时只有法国巴黎的14号线和新加坡的东北线。巴黎的14号线全长约13公里,共16个车站;新加坡的东北线,全长约20公里,共16个车站。规模都很小。

10号线由于动迁困难,起步较晚,有条件从头开始设计一个新的制式。因此选择10号线 —— 一个穿越上海市中心的大客流线路有偶然性。



Q2 CITY LINE


10号线引入初期的压力与困难是什么?
  • 有人驾驶和无人驾驶的技术变革
在引入的初期,由于原来有人驾驶系统对运营的场景考虑的比较少。它是基于司机是一个有经验、有能力的人,有问题都是司机处理。但无人驾驶是需要把各种运营的场景都做成预案,然后由列车自动处理。当时上海地铁对无人驾驶技术并不掌握。因此建设10号线的时候,上海地铁的一个指导思想就是拷贝不走样,严格按照欧盟的无人驾驶的标准进行建设。
  • 有人驾驶和无人驾驶模式昼夜切换调试

由于世博会前要开通,在10号线初期开通的时候,无人驾驶模式并没有建设完成,只是点式ATP模式开通。上海地铁当时只是在核心系统做了些预留。
到2012年底, 重新开始推进CBTC的调试和无人驾驶的转型。10号线白天运行有人系统,晚上调试切到无人系统,反复地历时了4年多,2016年底,10号线无人驾驶模式正式开通。
  •  各方对无人驾驶系统理念需要有接受的过程

无人驾驶系统开通初期,各方对无人驾驶观念上一时还不能完全接受。2016年虽然10号线已经是无人驾驶模式在运行,但大家还不觉得是无人的系统,驾驶室与客室设置的分隔门到2020年底才拆除。


Q3 CITY LINE


面对困难与不理解,为何依然坚定的推行全自动运行技术?
  • 特大城市对于公共交通的依赖程度
第一,国外中心城区都比较小,几平方公里几十平方公里,人口在几十万;而上海不一样,是特大城市。内环线120平方公里,340万人口,外环线以内660平方公里,1200万人口。城市对这种公共交通的依赖程度完全两样。
第二,国外地铁的线路,一般都比较短,十几公里左右。所以发生故障,故障排除然后再恢复运营,时间比较短;而上海的地铁线路里程一般在四十或五十公里及以上,所以一旦发生故障,排除故障再恢复运营往往需要半天时间。
  • 一直在思考上海需要要建立怎样的地铁系统?

国外地铁发展了100多年,不论流动人口还是通勤人口对轨道交通这个系统都比较熟悉。但是我们的乘客对地铁系统还不熟悉,需要有一套更为安全的系统以及管理模式。10号线无人驾驶实施以后,无人驾驶系统在系统的安全性、可靠性、在效率方面远远高于有人驾驶系统

  • 全自动运行是地铁管理模式的升级

从全自动运行系统在法国应对工人罢工的诞生原因可以看出,它不仅仅是技术升级,而是管理模式的变化。

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运行管理方面,多职能队伍取代了司机和乘务员。这个高度的复合就是管理模式的变化;行车调度不仅是调度,还兼负部分司机的功能。需要负责列车异常情况,尽早在运行上采取一些相应的措施。

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设备维护方面全自动运行系统为了更高效的发挥他的整体效益,运维方面采取了基于专业管控的运维一体化。并不是按照原来专业分工。专业管控要深、前端实施面要广,朝这方面在推进。

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应急处置方面,采用前端实施、中端支撑 后端协调这样的维护和应急模式。因为全自动运行系统要求设备的高可靠性,对设备的监控设备状态自身的监控提出更高的要求,细化到最小的可维修单元对它监控。发生故障,及时预警,及时处置,提高了整个系统的可靠性。

全自动运行线路还给运营管理模式提供了探索的空间。上海地铁线路很长,能不能探索一个基于客流的灵活运营组织方式和总体配线的考虑。

Q4 CITY LINE


全自动运行模式对轨道交通行业上下游产业链的影响
14、15、18这三条线的车辆招标有力的推进了轨道交通行业车辆制造的升级。上海地铁一手促使国外最先进的三个厂家和国内厂家的深度合作。
  • 首先,上海地铁首次提出基于运营场景的评标办法。

  • 第二,打破常规,先招牵引标,把整车设计和列车的控制都放在牵引标中。因为这是无人驾驶的核心技术,当时国家发改委有规定要中方主导。让外方主动的和中方进行深度合作,提升了整个轨道交通的车辆设计控制技术。

  • 第三,在软件和硬件技术方面,需要让车辆供应商对运营的情况很快熟悉。另外,在列车脱轨技术、冗余技术等,无人驾驶带来了新的技术要求,行业和产业得到了快速的提升和发展。



Q5 CITY LINE


上海地铁全自动运行系统的分步走规划是什么?  

上海地铁在全自动运行系统分步走方面分为三个阶段。

  • 探索阶段:
    2005年开始,严格按照欧盟无人驾驶标准引入全自动运行技术,拷贝不走样。

  • 起步阶段:
    2016年,经过10号线十年探索和发展,上海地铁已经对14、15、18号三条线基于运营场景的评标技术已经有了深入的了解。整合各家运营场景,形成上海地铁的运营场景。

  • 全面推广阶段:
    到2021年,由于无人驾驶10号线2016年底开通,包括运营的技术指标的表现,上海地铁形成共识,之后所有的旧线改造和新线建设都按照无人驾驶模式来建设。




Q

6 CITY LINE

全自动运行的发展方向如何?上海地铁在推进全自动运行建设和运营的过程中,有哪些得失?
  • 得的方面:

10号线采用全面引进建设模式,成本还是比较高的。14、15、18号线建设成功推行全自动运行系统的本地消化吸收,大大降低了建设成本与其他地铁线路建设成本,没有明显的差异。我们在招标阶段采取基于运营场景的评标,在招标合同签订前将三条线的运营场景进行整合,结合我们地铁10号线运行经验,形成上海地铁统一的运营场景。西门子一位参与欧盟标准编制的一位70多岁老专家,称作Co-creation。

  • 失的方面:

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核心系统和车站机电系统,不是作为一个整体系统同步推进,总体效益显示不突出,核心系统指的是车辆信号系统,车辆旅行速度提高5%到7%,故障率前面提到从原来300万车公里/件,提升到1000万车公里/件,信号系统故障率提升,还是得益于我们推行,信号监控平台和运维模式的转变。

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管理模式的转换相对迟缓,上海10号线无人驾驶运营已有五年的时间虽采用运维一体化,也实践多站点值乘,近一半司机不在车库轮值,下班可以回家,但车站机电维护模式,多职能队伍的技术能力提升,进展比较缓慢。

3

多条无人驾驶线路的管理架构还有待进一步探索,一座城市一条线路,采用无人驾驶模式,可以试点运维一体管理模式。多条线路;甚至全网采用无人驾驶模式的管理架构有待进一步探索。

4

作为特大城市地铁网络的各专业维护模式转型,进展还不均衡,如果真正形成,专业管控讲深度,现场操作讲广度,形成基于专业管控体系的运维一体化,还略显不足。


Q7 CITY LINE


近些年城轨行业一直在推行“智慧城轨”的建设,全自动运行在整个“智慧城轨”的建设过程中发挥了什么作用?  
城轨交通目前最核心的问题还是在系统融合,但有一点可以肯定,无人驾驶先进技术的实施一定对轨道交通高标准建设起了巨大的促进作用城轨运营期间最大的成本是人工成本,系统的融合集成可以减少系统的层级。

上海地铁一直在探索基于云,物联网技术的机电集控平台。将各专业的设备层各级控制层和应用层,解耦合,拆除各专业的竖向烟囱,保留设备层。将各专业的各级控制和应用集中融合入平台,平台采用云边一体化的结构。在车站设边缘网关,其他都在云端,平台控制所有线路可进行统一运营和维护。由市场机制搭建与之相适应的运营管理架构,可以由一个区域中心管理,运营数座城市的城轨线路,从而解决地铁运营成本过高的问题。

已经研究了很多年,在特殊工况下,边缘网关可以独立完成车站设备基本控制逻辑和管控。设备统一标准接口,即插即用。云平台将各专业从下至上的独立运维打破。由远程自动化运维代替原来的人工运维,智慧城轨,智能运维,才有可能。

城际线,讲述城轨新科技。



城际线栏目介绍       


《城际线》是轨道交通行业第一档以科技为主题的人文类节目,以开放、 轻松、灵活、新颖、人文的方式,由行业资深媒体人、行业精英专家联袂打造,由北京中城轨文化传播有限公司与劢坦信息科技(上海)有限公司联合出品。

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劢坦信息科技(上海)有限公司,简称劢坦,总部位于上海,坐落在以面向高端科技人才、企业研发总部、高科技服务业为主的上海杨浦区湾谷科技园,是一家专业从事铁路和城市轨道交通市场调研、信息咨询、产品管理、企业培训等业务的顾问咨询公司。
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